CN101155170A - 用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法,及相应的基站和用户站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法，所述蜂窝无线电通信系统通过空中接口发送OFDM帧，每个OFDM帧包括导频音部分和有效载荷部分，有效载荷部分包括多个脉冲串。根据本发明，该方法包括以下步骤：在所述蜂窝无线电通信网络中建立预定数量的小区集合；使所述OFDM帧的预定OFDM符号与每个小区集合相关联，至少两个不同的小区集合与所述OFDM帧中的两个不同的OFDM符号相关联；从属于预定小区集合的站点发送与所述小区集合相关联的所述预定OFDM符号中的导频音集合。

Description

用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法，及相应的基站和用户站

本发明基于在先申请EP 06 300997.1，其内容在此结合作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法。

背景技术

在蜂窝无线电通信系统中，短频再用距离提供了资源利用的优化。使用短频再用距离导致了必须予以克服的大量小区间干扰。需要对小区间干扰的积极消除以保证这种基于诸如OFDMA(正交频分多址)空中接口之类的高容量网络的效率。

通常的干扰消除方法在于以最小化干扰的方式来协调不同的相邻基站之间的资源分配，这些方法呈现出了对系统资源利用不足以及不足以提供足够的网络容量的缺点。

然而，无线电通信网络中的趋势是减少频率再用距离以提高网络容量。这尤其是高密度地区的需求，在这种区域中，潜在用户数量可能非常高，因此必须有效地分配资源。在这种情况下，在同时分配给如在基于OFDM/OFDMA空中接口的系统中的不同小区中的若干用户的资源之间发生干扰。

例如IEEE 802.16e以及WIMAX论坛所定义的OFDMA系统、尤其在这些OFDMA系统配备了波束赋形技术的情况下(在波述赋形技术中，多天线系统能够随着用户的移动而自适应地产生非常定向波束，并且可以通过将天线方向图上的零陷自适应地引导至最强干扰信号的方向上来进行积极干扰消除)，优选地采用短频再用距离。

基站处的小区间干扰的积极消除通过自适应波束赋形技术(针对上行链路以及下行链路二者操作)变得简单，并且需要足够数量的OFDMA训练音(需要由每个用户站在上行链路中提供OFDMA训练音)，以便允许基站对期望信号和干扰信号的空间特征进行估计。

然而，在大多数情况下、并且为了系统的频谱效率，在给定频域和时域内分配有每个上行链路传输的标准OFDMA导频音(pilot tone)不可以足够高密度的使用，以便对期望以及尤其干扰信号的空间特征进行足够精确的估计。为了对期望和干扰信号的空间特征进行较好的估计，例如通过另外允许针对下行链路传输分配的训练的专用前同步码或探测信号(sounding signal)来分配附加的专用导频音。

通常，必须以优化方式在系统的小区(它们易于在彼此之间产生小区间干扰)之间协调那些附加专用导频音，以允许对期望和干扰信号的空间特征和信道条件的最有效的估计。

由此，这些附加专用导频音的分配必须满足下面所列出的若干要求：

首先，从系统或多小区的角度，导频音分配必须覆盖针对脉冲串的全部小区间干扰情况，即使小区间干扰情况可能在给定的传输脉冲串上发生变化，其中对于该传输脉冲串必须消除来自其他小区的干扰。

其次，理想地，针对每个单独小区的无线电资源调度不应该受到针对小区间干扰消除而分配专用训练导频音的需要所产生的任何限制。

第三，应该最优化针对训练导频音的所需分配，以便允许可能以最小所需导频音数量的最佳小区间干扰消除。

标准解决方案是在每个上行链路传输的前面使用专用导频音的分配，以对上行链路的干扰消除算法进行训练，并且同样地对于每个下行链路传输使用前面的上行链路帧中的专用导频音的分配，以对下行链路中的干扰消除算法进行训练。例如，在IEEE 802.-16-2004 resp.中规定了这种类型的分配策略。在IEEE 802.16e-2005中定义了通过AAS(自适应天线系统)方式的前同步码。用于对干扰消除算法进行训练的这些类型的导频音分配具有若干缺点。

因为对期望和干扰信号的空间特征的估计很大程度上取决于与期望信号相对应的导频音和与干扰信号相对应的那些导频音的信号质量之比，由此自适应算法的干扰消除能力很大程度上取决于这个比例。

组织导频音的第一方式在于导频音在时间和频率上重叠，并由于正交性而将导频音分开。由此，将与期望信号相对应的训练信号以及与所有干扰信号相对应的那些训练信号在OFDM音的相同集合上复用。因为在每个小区中采用不同的训练序列(理论上满足一些正交条件)，所以可以通过适当的信号处理将期望信号与干扰信号分开。

这个解决方案由于与期望信号多路复用的干扰信号的多数量和高的总功率而导致受到了小区间干扰消除算法恶化的影响，这导致对期望以及干扰信号的空间特征估计的恶化。

由于期望对分别接收到的期望信号以及干扰信号二者进行训练，所以第二方案将不同的OFDM音或不同时隙分配给易于在彼此之间产生干扰的所有信号。这意味着每个基站都将能够分别从相应的干扰信号的空间特征中推导出期望信号的空间特征。

该第二解决方案的特征在于所需大量不切实际的带宽，这是因为必须在时间-频率域上将所有的传输分配分开，以允许在每个基站处将期望信号与干扰信号分开。

因此，这些针对积极小区间干扰消除来分配训练序列的标准方式并不满足上述要求。

本发明的特定目的是提供对干扰信号的空间特征的更加可靠的估计。

本发明的另一个目的是提供根据本发明方法来发送导频音的相应的用户站和基站。

发明内容

这些目的、以及下面出现的其他目的是通过根据权利要求1所述的用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法、根据权利要求8所述的基站、以及根据权利要求10所述的用户站来实现的。

根据本发明并考虑上行链路传输方向，优选地使用蜂窝网络中已知的频率再用方案来将用户站聚集为预定数量的小区集合。由属于同一小区集合的所有用户站所发送的导频音集合在同一第一OFDM符号上重叠，而由来自另一个小区集合的用户站所发送的导频音集合在不同于第一OFDM符号的第二OFDM符号上重叠。

根据本发明的方法提出了以下优点：为自适应小区间干扰消除算法所使用的训练信号提供了有效的分配技术，该优点允许对干扰信号空间特征的估计的大大改进，尤其是在频率再用1网络中。

本发明的另一个优点在于：由于对干扰信号的空间特征的改进估计，实现针对数据传输的干扰消除的显著改进。

在从属权利要求中限定了本发明的其他有利特征。

附图说明

通过阅读对作为非限制示例所给出的优选实施例的下列描述，并从附图中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示出了能够支持根据本发明的方法的OFDM帧结构；

图2示出了在其中使用根据本发明的方法的蜂窝网络小区结构；

图3示出了实现根据本发明的方法的基站；

图4示出了实现根据本发明的方法的用户站。

具体实施方式

图1示出了能够支持根据本发明的方法的OFDM帧结构。将该OFDM帧结构用于在每个子信道上采用OFDMA作为技术的多信道通信网络的构架中。OFDMA允许在频域和时域中的资源分配，其中频域中的资源元素(所谓的副载波)的正交性容许后者的窄间隔，因而允许对频率资源的有效利用。因此，指向终端用户的脉冲串包括频率扩展和时间扩展。在这个上下文中，帧包括脉冲串，脉冲串自身包括在不同子信道上发送的OFDM符号。

在本发明的这个实施例中，无线电通信系统是TDD(时分复用)系统，因此首先发送下行链路帧，接着发送上行链路帧。然而，本领域的技术人员在将本发明对应到使用FDD(频分复用)的其它类型无线电通信网络上不会有困难。

在无线电通信网络中要传递的帧FR包括：下行链路和上行链路部分之间的保护间隔GI，以及在该帧的上行链路部分中的不执行积极干扰消除NIRZ的部分、在其上执行积极干扰消除的导频音PT和多个脉冲串UL脉冲串#1，...，UL脉冲串#6的部分。

每个脉冲串都包括与一个终端用户相关的信息。前同步码包括并非专门用于干扰消除的导频音。本领域的技术人员将清楚的是，本发明只涉及专门用于干扰消除的帧的导频音部分，而非有效负荷部分、保护间隔或不执行积极干扰消除的部分，后者部分可能包括有效负荷数据，因此即使这些部分中的一个或多个丢失、或包含其他类型的信息，也可以应用本发明。

通过使用示出了蜂窝网络小区结构的图2来对本发明进行例证，其中，使用了根据本发明的方法，OFDM符号(符号#n、#n+1、#n+2)提供用于分配由不同站点发送的专用导频音，所述站点在上行链路方向上的相应子信道上进行发送，其中本领域的技术人员将清楚的是，该方法可以等效地应用于为了对干扰消除算法进行基本训练的下行链路方向上。

根据本发明，蜂窝通信网络包括分配给预定数量的小区集合(小区集合#1、...、小区集合#3)的小区。如图2所示，该小区可以是六边形，并且可以分成3个小区集合。然而，本领域的技术人员将清楚的是，可以将任意其他形状的小区以及任意其他数量的小区集合用于运用本发明。

此外根据本发明，将希望位于属于小区集合1的小区中的用户站通过已经分配给该用户站的子信道来发送OFDM帧符号#n中的导频音集合。例如，在子信道SC#1和SC#2中，OFDM符号#n中所包括的导频音PT1是来自传输UL脉冲串#1并位于小区集合#1中的导频音。

类似地，将希望位于属于小区集合2的小区中的用户站通过已经分配给该用户站的子信道来发送OFDM帧符号#n+1中的导频音集合。例如，在子信道SC#3和SC#4中，OFDM符号#n1中所包括的导频音PT1是来自传输UL脉冲串#2并位于小区集合#2中的导频音。

最后，将希望位于属于小区集合3的小区中的用户站通过已经分配给该用户站的子信道来发送OFDM帧符号#n+2中的导频音集合。

由此并概括图2中所示的示例，每个小区集合都与OFDM帧中的导频音部分PT的OFDM符号相关联，并且至少两个不同小区集合与导频音部分PT中的两个不同的OFDM符号相关联。

本领域的技术人员将清楚的是，可以任意选择提供用于小区间干扰消除训练的专用导频音的分配的OFDM符号的数量，然而优选地将该数量限制为3个OFDM符号，以便不增加系统的开销，并且符合IEEE 802.16e要求3个OFDM符号的探测区域的最小长度的需求。

因此，由于在同一OFDM符号上发送由属于同一小区集合的若干用户站所发送的导频音，所以这些导频音将交迭。然而，优选地，针对利用非相零小区之间的干扰低于相零小区间干扰这一事实的非相零小区，由于选择了再用方案以产生交迭，所以接收交迭导频音的基站区别这些交迭导频音的能力提高。

在本发明的优选实施例中，在导频音区域PT中预知与小区集合一样多的OFDM符号。然而，这并非针对本发明的强制要求。

在本发明的另一个优选实施例中，以及如在OFDM符号#n+2上所示，只在导频音符号上传输由用户站所发送的导频音集合的子集。这使得它能够在属于不同用户站的导频音的相应导频音符号子集上进行多路复用。这呈现出了以下优点：甚至针对属于同一小区集合的用户站，导频音的子集也不相互干扰。

因此，通过优选地发送关联OFDM符号中的导频音的非重叠子集，可以找到折衷以减少属于同一小区集合的用户站的导频音的干扰。

图3示出了实现根据本发明的方法的基站。根据本发明的基站包括用于知道该基站所属于的预定小区集合的模块31。模块31与模块32相连，模块32用于知道与基站所属于的小区集合相关联的导频音部分PT的预定OFDM符号(#n，...，#n+2)。模块32与模块33相连，模块33用于从所述基站发送所述预定OFDM符号的导频音集合。模块33本身与无线电频率模块34相连。

根据本发明，基站知道希望在导频音部分的哪些OFDM符号中沿下行链路方向发送它的导频音。该知识是在模块31、32中获得的，并且将该知识固定为系统参数或者通过来自网络中心实体的信令来接收该知识。

因此，模块33在适合的子信道上选择OFDM符号，其中要在该子信道上发送基站的导频音。

图4示出了实现根据本发明的方法的用户站。根据本发明的用户站包括模块41，模块41用于知道用户站所属于的预定小区集合。模块41与模块42相连，模块42用于知道与基站所属于的小区集合相关联的导频音部分PT的预定OFDM符号(#n，...，#n+2)。模块42与模块43相连，模块43用于从所述基站发送所述预定OFDM符号中的导频音集合。模块43本身与无线电频率模块44相连。

根据本发明，用户站知道希望在导频音部分的哪些OFDM符号中沿上行链路方向来发送它的导频音。该知识是在模块41、42中获得的，并且将该知识固定为系统参数或者通过来自网络中心实体的信令来接收该知识。

因此，模块43选择适合的子信道上的OFDM符号，其中要在该子信道上发送用户站的导频音。

Claims (11)

1.一种用于改进蜂窝无线电通信系统中的小区间干扰消除的方法，所述蜂窝无线电通信系统通过空中接口发送OFDM帧，每个OFDM帧包括导频音部分和有效载荷部分，所述有效载荷部分包括多个脉冲串，所述方法包括以下步骤：

-在所述蜂窝无线电通信网络中建立预定数量的小区集合；

-使所述导频音部分中的预定OFDM符号与每个小区集合相关联，至少两个不同的小区集合与所述导频音部分的两个不同的OFDM符号相关联；

-从属于预定小区集合的站点发送与所述小区集合相关联的所述预定OFDM符号中的导频音集合。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过在所述蜂窝无线电通信网络上应用频率再用方案来获得所述小区集合，所述频率再用方案取决于小区集合的数量。

3.如权利要求1所述的方法，其中，属于不同小区集合并在同一子信道上调度的站点发送所述OFDM帧的两个不同OFDM符号上的导频音集合。

4.如权利要求1所述的方法，其中，只发送与所述小区集合相关联的所述OFDM符号上的所述导频音集合的子集。

5.如权利要求1所述的方法，其中，由在同一子信道上调度并属于相同小区集合的站点所发送的若干导频音集合的整体或子集在与所述小区集合相关联的OFDM符号上进行多路复用。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述导频音集合被包括在每个所述子信道上的3个OFDM符号宽的探测区域中，将频率再用3方案应用于所述蜂窝无线电通信网络中的小区。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线电通信系统在空中接口上使用正交频分复用多址技术，每个帧具有时间和频率扩展。

8.一种适于在蜂窝无线电通信系统中使用的基站，所述蜂窝无线电通信系统通过空中接口交换OFDM帧，每个OFDM帧包括导频音部分和有效负荷部分，所述有效负荷部分包括多个脉冲串，所述基站包括：

-装置，用于知道所述基站所属于的预定小区集合，所述蜂窝无线电通信网络被划分成若干小区集合；

-装置，用于知道与所述预定小区集合相关联的所述导频音部分中的预定OFDM符号；

-装置，用于从所述基站发送所述预定OFDM符号中的导频音集合。

9.如权利要求8所述的基站，适于在下行链路方向上发送脉冲串。

10.一种适于在蜂窝无线电通信系统中使用的用户站，所述蜂窝无线电通信系统通过空中接口交换OFDM帧，每个OFDM帧包括导频音部分和有效负荷部分，所述有效负荷部分包括多个脉冲串，所述用户站包括：

-装置，用于知道所述用户站所属于的预定小区集合，所述蜂窝无线电通信网络被划分成若干小区集合；

-装置，用于知道与所述预定小区集合相关联的所述导频音部分的预定OFDM符号；

-装置，用于从所述基站发送所述预定OFDM符号中的导频音集合。

11.如权利要求10所述的用户站，适于在上行链路方向上发送脉冲串。

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